Компьютерное моделирование системы экстракции источника отрицательных ионов водорода с помощью пакета IBSimu

Abstract

Запропоновано конструкцію та представлені результати чисельного моделювання системи екстракції для джерела негативних іонів водню, що розробляється в ІПФ НАН України. Моделювання проведене за допомогою розробленої комп'ютерної програми, що використовує можливості вільно розповсюджуваного пакета IBSimu. Детально описана методика моделювання даної системи. Проведено аналіз розподілу потужності, що виділяється у поглиначі електронного пучка. Досліджено залежність нормалізованого еміттанса пучка іонів H ˉ на виході системи екстракції від струму іонів. Наведено пояснення отриманих результатів із точки зору кривизни границі плазми та запропоновано спосіб мінімізації еміттанса у широкому діапазоні іонного струму.

Предложена конструкция и представлены результаты численного моделирования системы экстракции для разрабатываемого в ИПФ НАН Украины источника отрицательных ионов водорода. Моделирование проведено с помощью разработанной компьютерной программы, использующей возможности свободно распространяемого пакета IBSimu. Детально описана методика моделирования данной системы. Проведен анализ распределения мощности, выделяемой в поглотителе электронного пучка. Исследована зависимость нормализованного эмиттанса пучка ионов H ˉ на выходе системы экстракции от тока ионов. Приведено объяснение полученных результатов с точки зрения кривизны границы плазмы и предложен способ минимизации эмиттанса в широком диапазоне ионного тока.

A design is proposed and the results of a numerical simulation of the extraction system for the source of negative hydrogen ions being developed at the IAP NAS of Ukraine are presented. The simulation was carried out with the help of the developed computer program using the possibilities of the freely distributed IBSimu package. The technique of modelling this system is described in detail. An analysis of the power distribution released in the electron beam dump is made. The dependence of the normalized emittance of the H ˉ ion beam at the exit of the extraction system via ion current is studied. The obtained results are explained in terms of the curvature of the plasma boundary and the method for minimizing the emittance over a wide range of ion current is proposed.